KR20200130258A - Light-emitting element, light source device and projector - Google Patents
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Abstract
발광 영역의 퍼짐을 한층 더 억제하고 지향성을 보다 더 향상시킬 수 있는 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 형광체층(1002)과, 소정의 각도로 입사한 광을 출사하는 출사 각도 선택층(1001)을 적어도 구비하고, 해당 형광체층(1002)이 형광체(500)와 광산란체(600)를 포함하고, 해당 형광체층(1002)과 해당 광 출사 각도 선택층(1001)이 이 순서로 배치되는 발광 소자를 제공한다.An object of the present invention is to provide a light-emitting device capable of further suppressing the spread of a light-emitting region and further improving directivity. At least a phosphor layer 1002 and an emission angle selection layer 1001 for emitting light incident at a predetermined angle, and the phosphor layer 1002 includes a phosphor 500 and a light scattering material 600, A light emitting device in which the phosphor layer 1002 and the light emission angle selection layer 1001 are arranged in this order is provided.
Description
본 기술은 발광 소자, 광원 장치 및 프로젝터에 관한 것이다.The present technology relates to a light-emitting element, a light source device, and a projector.
최근, 조명 기구, 디스플레이, 프로젝터 등과 같은 광학 디바이스에서는, 다양한 용도에서 필요한 방향으로 효율적으로 광을 출사하는 것의 요구가 있다.BACKGROUND ART Recently, in optical devices such as lighting fixtures, displays, projectors, and the like, there is a demand for efficiently emitting light in a direction required for various applications.
예를 들면, 금속으로 형성되고, 2차원적으로 주기적인 배열로 형성된 복수의 나노 구조와, 여기광과는 다른 파장의 광을 발하는 파장 변환층을 구비하고, 상기 나노 구조에 있어서, 여기광이 입사하는 입사면에 평행한 소정의 제1 방향의 길이(예를 들면, 장변 길이)와, 상기 입사면에 평행하고 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향의 길이(단변 길이)가 다른 광학 장치가 제안되어 있다(특허문헌 1을 참조).For example, a plurality of nanostructures formed of metal and formed in a two-dimensional periodic arrangement, and a wavelength conversion layer emitting light having a wavelength different from that of excitation light, and in the nanostructure, excitation light Optical devices having different lengths in a predetermined first direction parallel to the incident surface (e.g., long side length) and in a second direction parallel to the incident surface and perpendicular to the first direction (short side length) Has been proposed (refer to Patent Document 1).
또한, 예를 들면, 포토루미네선스층(photoluminescent layer)과, 투광층과, 주기 구조를 가지며, 상기 주기 구조는, 복수의 볼록부 및 복수의 오목부 중 적어도 일방을 포함하고, 상기 포토루미네선스층이 발하는 광은, 공기 중의 파장이 λa인 제1 광을 포함하고, 인접하는 볼록부 사이 또는 오목부 사이의 거리를 Dint로 하고, 상기 제1 광에 대한 상기 포토루미네선스층의 굴절율을 nwav -a로 하면, λa/nwav -a<Dint<λa의 관계가 성립하고, 상기 주기 구조를 통해 상기 포토루미네선스층에 수직인 방향으로 출사하는 광의 스펙트럼에 있어서 강도가 피크로 되는 파장 A가, 상기 포토루미네선스층에 포함되는 포토루미네선스 재료의 발광 스펙트럼에 있어서 강도가 피크로 되는 파장 B로부터 어긋나 있는, 발광 소자가 제안되어 있다(특허문헌 2를 참조).In addition, for example, it has a photoluminescent layer, a light-transmitting layer, and a periodic structure, and the periodic structure includes at least one of a plurality of convex portions and a plurality of concave portions, and the photoluminescent layer The light emitted by the necessity layer includes first light having a wavelength of λ a in the air, and a distance between adjacent convex portions or concave portions is D int , and the photoluminescence of the first light When the refractive index of the layer is n wav -a , the relationship of λ a / n wav -a <D int <λ a is established, and the spectrum of light emitted in a direction perpendicular to the photoluminescence layer through the periodic structure A light emitting device has been proposed in which the wavelength A at which the intensity peaks in is deviated from the wavelength B at which the intensity peaks in the emission spectrum of the photoluminescence material included in the photoluminescence layer (Patent Document 2).
나아가, 예를 들면, 입사광에 의해 형광이 생기는 형광체층과, 상기 형광에 의해 제1 표면 플라즈몬(surface plasmon)을 여기시키는 플라즈몬 여기층이 순서대로 적층되고, 해당 플라즈몬 여기층에 있어서의 상기 형광체층과 접하는 면의 반대측 면에 발생하는 상기 제1 표면 플라즈몬 또는 광을 외부에 출사광으로서 취출하기 위한 출사부를 가지며, 상기 형광체층은, 상기 입사광에 의해 제2 표면 플라즈몬을 여기시키는 금속 미립자를 가지는, 광학 소자가 제안되어 있다(특허문헌 3을 참조).Further, for example, a phosphor layer generating fluorescence by incident light, and a plasmon excitation layer that excites a first surface plasmon by the fluorescence are sequentially stacked, and the phosphor layer in the plasmon excitation layer The first surface plasmon or light generated on the opposite side of the surface in contact with the surface has an emission part for extracting it as emission light, and the phosphor layer has metal fine particles that excite the second surface plasmon by the incident light, An optical element has been proposed (refer to Patent Document 3).
그러나, 특허문헌 1~3에서 제안된 기술은, 발광 영역의 퍼짐(spread)을 한층 더 억제하거나 지향성을 보다 더 향상시키는 것이 어려울 수 있다.However, in the techniques proposed in
이에, 본 기술은, 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 발광 영역의 퍼짐을 한층 더 억제하고 지향성을 보다 더 향상시킬 수 있는 발광 소자, 및 이 발광 소자를 구비하는 광원 장치 및 프로젝터를 제공하는 것을 주 목적으로 한다.Accordingly, the present technology has been made in view of such a situation, and it is mainly to provide a light-emitting element capable of further suppressing the spread of the light-emitting area and further improving directivity, and a light source device and a projector including the light-emitting element. The purpose.
본 발명자들은, 상술한 목적을 해결하기 위해 주의깊게 연구를 행한 결과, 놀랍게도, 발광 영역의 퍼짐을 한층 더 억제하고 지향성을 보다 더 향상시킬 수 있는 것에 성공하여, 본 기술을 완성하는 것에 이르렀다.The inventors of the present invention, as a result of careful research in order to solve the above-described object, surprisingly, succeeded in further suppressing the spread of the light-emitting region and further improving the directivity, and came to complete the present technology.
즉, 본 기술에서는, 먼저, 형광체층과, 소정의 각도로 입사한 광을 출사하는 출사 각도 선택층을 적어도 구비하고, 상기 형광체층이 형광체와 광산란체를 포함하고, 상기 형광체층과 상기 출사 각도 선택층이 이 순서로 배치되는 발광 소자를 제공한다.That is, in the present technology, first, a phosphor layer and an emission angle selection layer for emitting light incident at a predetermined angle are provided, the phosphor layer includes a phosphor and a light scattering material, and the phosphor layer and the emission angle It provides a light-emitting device in which the selection layers are arranged in this order.
본 기술에 관련되는 발광 소자는 반사층을 더 구비하고,The light emitting device according to the present technology further includes a reflective layer,
본 기술에 관련되는 발광 소자에 있어서, 상기 반사층과, 상기 형광체층과, 상기 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치되어도 된다.In the light emitting device according to the present technology, the reflective layer, the phosphor layer, and the emission angle selection layer may be arranged in this order.
본 기술에 관련되는 발광 소자는 유전체 스페이서를 더 구비하고,The light-emitting device according to the present technology further includes a dielectric spacer,
본 기술에 관련되는 발광 소자에 있어서, 상기 유전체 스페이서가, 상기 반사층과 상기 형광체층의 사이에 배치되어도 되고, 나아가, 상기 유전체 스페이서가, 파장 380nm∼780nm의 영역에 있어서, 2.5∼6.0의 유전율을 가지며, 10nm∼400nm의 두께를 가져도 된다.In the light emitting device according to the present technology, the dielectric spacer may be disposed between the reflective layer and the phosphor layer, and further, the dielectric spacer has a dielectric constant of 2.5 to 6.0 in a region of a wavelength of 380 nm to 780 nm. And may have a thickness of 10 nm to 400 nm.
본 기술에 관련되는 발광 소자에 있어서, 상기 형광체층이 금속 나노 입자를 더 포함하고,In the light emitting device according to the present technology, the phosphor layer further comprises metal nanoparticles,
상기 금속 나노 입자가 상기 형광체의 표면에 배치되어도 된다.The metal nanoparticles may be disposed on the surface of the phosphor.
본 기술에 관련되는 발광 소자는 반사층을 더 구비하고, 상기 반사층과, 상기 형광체층과, 상기 출사 각도 선택층이 이 순서로 배치되고, 상기 형광체층이 금속 나노 입자를 더 포함하고, 상기 금속 나노 입자가 상기 형광체의 표면에 배치되어도 된다.The light emitting device according to the present technology further includes a reflective layer, the reflective layer, the phosphor layer, and the emission angle selection layer are arranged in this order, the phosphor layer further comprises metal nanoparticles, and the metal nanoparticles Particles may be disposed on the surface of the phosphor.
본 기술에 관련되는 발광 소자는, 반사층과, 유전체 스페이서를 더 구비하고,The light emitting device according to the present technology further includes a reflective layer and a dielectric spacer,
상기 반사층과, 상기 유전체 스페이서와, 상기 형광체층과, 상기 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치되어도 되고,The reflective layer, the dielectric spacer, the phosphor layer, and the emission angle selection layer may be arranged in this order,
상기 형광체층이 금속 나노 입자를 더 포함하고, 상기 금속 나노 입자가 상기 형광체의 표면에 배치되어도 되고, 나아가, 상기 유전체 스페이서가, 파장 380nm∼780nm의 영역에 있어서, 2.5∼6.0의 유전율을 가지며, 10nm∼400nm의 두께를 가져도 된다.The phosphor layer further includes metal nanoparticles, and the metal nanoparticles may be disposed on the surface of the phosphor, and further, the dielectric spacer has a dielectric constant of 2.5 to 6.0 in a region of a wavelength of 380 nm to 780 nm, It may have a thickness of 10 nm to 400 nm.
본 기술에 관련되는 발광 소자에 있어서, 상기 형광체가 저 재흡수성 형광체여도 된다.In the light emitting device according to the present technology, the phosphor may be a low reabsorption phosphor.
본 기술에 관련되는 발광 소자에 있어서, 상기 출사 각도 선택층이 유전체막으로 구성되어도 된다.In the light emitting device according to the present technology, the emission angle selection layer may be formed of a dielectric film.
본 기술에 관련되는 발광 소자에 있어서, 상기 출사 각도 선택층이 격자(grating) 구조 또는 패치 구조를 가져도 된다.In the light emitting device according to the present technology, the emission angle selection layer may have a grating structure or a patch structure.
본 기술에 관련되는 발광 소자에 있어서, 상기 광산란체가 광산란 리플렉터(light-scattering reflector), 산란 입자 또는 공극이어도 된다.In the light-emitting device according to the present technology, the light-scattering reflector may be a light-scattering reflector, a scattering particle, or a void.
또한, 본 기술에서는, 본 기술에 관련되는 발광 소자와, 여기광을 출사하는 광원과, 상기 발광 소자로의 상기 여기광의 조사 위치를 시간 경과에 따라 이동시키는 이동 기구를 구비하는 광원 장치를 제공한다.In addition, the present technology provides a light source device comprising a light-emitting element according to the present technology, a light source for emitting excitation light, and a movement mechanism for moving the irradiation position of the excitation light to the light-emitting element over time. .
나아가, 본 기술에서는, 본 기술에 관련되는 광원 장치와, 상기 광원 장치로부터 발해지는 광을 사용하여 화상을 생성하는 화상 생성 유닛과, 상기 화상 생성 유닛에 의해 생성된 화상을 투사하는 투영 유닛을 구비하는 프로젝터를 제공한다.Further, in the present technology, a light source device according to the present technology, an image generation unit that generates an image using light emitted from the light source device, and a projection unit that projects an image generated by the image generation unit are provided. To provide a projector.
본 기술에 의하면, 발광 영역의 퍼짐을 한층 더 억제하고 지향성을 보다 더 향상시킬 수 있다. 한편, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어떠한 효과여도 된다.According to the present technology, spreading of the light emitting region can be further suppressed and directivity can be further improved. In addition, the effect described herein is not necessarily limited, and any effect described in the present disclosure may be used.
도 1은 본 기술을 적용한 제1 실시형태의 발광 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 형광체의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 관계성의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 3은 형광체의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 관계성의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 기술을 적용한 제2 실시형태의 발광 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 기술을 적용한 제3 실시형태의 발광 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 기술을 적용한 제4 실시형태의 발광 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 기술을 적용한 제4 실시형태의 발광 소자를 상방에서 본 평면도이다.
도 8은 본 기술을 적용한 제5 실시형태의 발광 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 기술을 적용한 제5 실시형태의 발광 소자를 상방에서 본 평면도이다.
도 10은 본 기술을 적용한 제6 실시형태의 발광 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 발광 스폿 직경의 TiO2 산란 입자의 농도 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 12는 출사광 발산각의 유전막 임계각 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 기술을 적용한 제7 실시형태의 광원 장치의 구성예를 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 기술을 적용한 제7 실시형태의 광원 장치를 상방에서 본 평면도이다.
도 15는 본 기술을 적용한 제8 실시형태의 프로젝터의 구성예를 나타내는 모식도이다.1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting device according to a first embodiment to which the present technology is applied.
2 is a graph showing an example of the relationship between the absorption spectrum and the emission spectrum of a phosphor.
3 is a graph showing an example of the relationship between the absorption spectrum and the emission spectrum of a phosphor.
4 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting device according to a second embodiment to which the present technology is applied.
5 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting device according to a third embodiment to which the present technology is applied.
6 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to a fourth embodiment to which the present technology is applied.
Fig. 7 is a plan view of the light emitting element of the fourth embodiment to which the present technology is applied, as viewed from above.
8 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to a fifth embodiment to which the present technology is applied.
Fig. 9 is a plan view of a light emitting device according to a fifth embodiment to which the present technology is applied, as viewed from above.
10 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to a sixth embodiment to which the present technology is applied.
11 is a graph showing the dependence of the concentration of the TiO 2 scattering particles on the diameter of the emission spot.
12 is a graph showing the dependence of the emission angle of the emission light on the critical angle of the dielectric film.
13 is a perspective view showing a configuration example of a light source device according to a seventh embodiment to which the present technology is applied.
14 is a plan view of a light source device according to a seventh embodiment to which the present technology is applied, as viewed from above.
15 is a schematic diagram showing a configuration example of a projector according to an eighth embodiment to which the present technology is applied.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 바람직한 형태에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 실시형태는, 본 기술의 대표적인 실시형태의 일례를 나타낸 것으로, 이에 의해 본 개시의 범위가 좁게 해석되어서는 안된다. 한편, 도면을 이용한 설명에 있어서는, 동일 또는 동등한 요소 또는 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments for implementing the present technology will be described. The embodiment described below shows an example of a typical embodiment of the present technology, and thus the scope of the present disclosure should not be construed narrowly. In the meantime, in the description using the drawings, the same or equivalent elements or members are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.
한편, 설명은 이하의 순서로 행한다.In addition, explanation is performed in the following order.
1. 본 기술의 개요1. Overview of this technology
2. 제1 실시형태(발광 소자의 예 1)2. First Embodiment (Example 1 of light-emitting element)
3. 제2 실시형태(발광 소자의 예 2)3. Second Embodiment (Example 2 of light-emitting element)
4. 제3 실시형태(발광 소자의 예 3)4. Third Embodiment (Example 3 of light-emitting element)
5. 제4 실시형태(발광 소자의 예 4)5. Fourth Embodiment (Example 4 of light-emitting element)
6. 제5 실시형태(발광 소자의 예 5)6. Fifth Embodiment (Example 5 of light-emitting element)
7. 제6 실시형태(발광 소자의 예 6)7. Sixth embodiment (Example 6 of light-emitting element)
8. 제7 실시형태(광원 장치의 예)8. Seventh embodiment (example of light source device)
9. 제8 실시형태(프로젝터의 예)9. Embodiment 8 (example of projector)
<1. 본 기술의 개요><1. Overview of this technology>
먼저, 본 기술의 개요에 대해 설명을 한다.First, an overview of this technology will be described.
본 기술은 발광 소자, 광원 장치 및 프로젝터에 관한 것이다.The present technology relates to a light-emitting element, a light source device, and a projector.
형광체 광원은, 형광체층 내부의 발광 영역의 퍼짐 및 출사 형광의 발산각(divergence angle)의 퍼짐에 의해, 광원과 그에 결합되는 광학계와의 결합 효율이 저하되는 경우가 있다. 형광체 광원에서는 회절 구조를 사용하여 출사 형광의 발산각을 억제하는 예가 있으나, 출사면에 대해 1개 또는 2개의 수직면 내의 발산각만 제어 가능하다고 하는 제약이 있다. 그러나, 이 예에서는, 발광 영역의 퍼짐 억제 대책은 적용되지 않고 있다. 또한, 금속 나노 입자와 벌크 매질의 표면 플라즈몬 현상에 의해 형광 발광이 증강되는 예가 있다. 그러나, 이 금속 나노 입자와 벌크 매질은 여기광이 다중 반사되는 환경 하에서 사용되지 않기 때문에, 여기 효율이 여전히 낮은 상태이다.In the phosphor light source, the coupling efficiency between the light source and the optical system coupled thereto may decrease due to the spread of the light emitting region inside the phosphor layer and the divergence angle of the emitted fluorescence. In the phosphor light source, there is an example of suppressing the divergence angle of emitted fluorescence by using a diffractive structure, but there is a limitation that only the divergence angles within one or two vertical planes with respect to the emission surface can be controlled. However, in this example, a countermeasure to suppress spreading of the light-emitting region is not applied. In addition, there is an example in which fluorescence emission is enhanced by surface plasmon phenomenon of metal nanoparticles and a bulk medium. However, since the metal nanoparticles and the bulk medium are not used in an environment in which excitation light is multiplely reflected, the excitation efficiency is still low.
본 기술은, 에텐듀(Etendue)(= 발광 영역의 크기×출사 발산각)를 작게 할 수 있다. 나아가, 본 기술은, 발광량 감소를 최소한으로 할 수 있다.The present technology can reduce etendue (= size of light-emitting region x emission divergence angle). Furthermore, the present technology can minimize the reduction in the amount of light emission.
에텐듀는, 다음의 A 및 B의 기술을 조합시킴으로써 저감할 수 있다.Etendu can be reduced by combining the following techniques A and B.
A. 산란 구조에 의해 형광체층 내에서의 형광 발광 영역의 퍼짐을 억제한다(발광 영역의 퍼짐 억제),A. The scattering structure suppresses the spread of the fluorescent light emitting region in the phosphor layer (suppressing the spread of the light emitting region),
B. 출사각 의존의 출사 각도 선택층(예를 들면, 유전체막)에 의해 출사각이 작은 형광만 출사되도록 하고, 임계각보다 큰 각도로 형광체층측으로부터 출사 각도 선택층(유전체막)으로 입사한 형광은 반사되어, 임계각 미만의 각도로 입사할 때까지 층 내부에서 산란을 반복한다(지향성의 향상),B. The emission angle-dependent emission angle selection layer (e.g., dielectric film) allows only fluorescence with a small emission angle to be emitted, and the fluorescence incident from the phosphor layer side to the emission angle selection layer (dielectric film) at an angle greater than the critical angle Is reflected and repeats scattering inside the layer until it is incident at an angle less than the critical angle (improved directivity),
또한, 형광이 형광체층 내부에서 다중 반사되기 때문에 형광체의 재흡수에 의해, 형광 발광량이 저하되고, 형광체 온도가 상승하는 경우가 있다. 형광 발광량 저하 및 형광체 온도 상승을 개선하기 위해, 다음의 C 기술에 의해 형광 발광 특성 및 온도 특성을 개선할 수 있다.In addition, since fluorescence is multiplely reflected inside the phosphor layer, the amount of fluorescence emission decreases due to the reabsorption of the phosphor, and the phosphor temperature may increase. In order to improve the decrease in the amount of fluorescence emission and the increase in the temperature of the phosphor, the fluorescence emission characteristics and temperature characteristics can be improved by the following C technique.
C. 재흡수율이 낮은 형광체를 사용한다(형광체 재흡수에 의한 발광 감쇠의 개선).C. Use a phosphor with a low reabsorption rate (improvement of light emission attenuation by phosphor reabsorption).
나아가, 본 기술은, 형광체층이 원형 기판 상에 형성되고 회전 구동되어 사용될 때, 여기광으로 조사되는 부분(여기광 조사부)의 온도를 시간적으로 완화시켜 방열 성능을 향상시킬 수 있다.Further, according to the present technology, when the phosphor layer is formed on a circular substrate and is rotated and used, the temperature of a portion irradiated with excitation light (excitation light irradiation unit) can be temporally relaxed to improve heat dissipation performance.
본 기술은, 에텐듀(= 발광 영역의 크기×출사 발산각)를 작게 하고, 나아가, 발광량 감소를 최소한으로 할 수 있으므로, 프로젝터용 광원, 투과형 공간 변조 패널, 스폿 조명, 자동차용 헤드라이트, 창 등에 바람직하게 적용할 수 있다.This technology reduces etendue (= size of light-emitting area × emission angle) and further reduces the amount of light emission to a minimum, so it is possible to minimize the light source for projectors, transmission type spatial modulation panels, spot lighting, automobile headlights, and windows. It can be preferably applied to the like.
<2. 제1 실시형태(발광 소자의 예 1)><2. First Embodiment (Example 1 of light-emitting element)>
본 기술에 관련되는 제1 실시형태(발광 소자의 예 1)의 발광 소자는, 형광체층과, 소정의 각도로 입사한 광을 출사하는 출사 각도 선택층을 적어도 구비하고, 형광체층이 형광체와 광산란체를 포함하고, 형광체층과 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치되는 발광 소자이다. 여기서, 소정의 각도로 입사한 광이란, 임계각 이하로 형광체층 측으로부터 형광체층 표면을 경유하여 출사 각도 선택층에 광이 입사한 것을 의미한다. 한편, 임계각 이하로 광이 출사 각도 선택층에 입사하면, 출사 각도 선택층은 광을 출사하고, 임계각보다 큰 각도로 광이 출사 각도 선택층에 입사하면, 임계 각도 이하의 각도로 출사 각도 선택층에 광이 입사될 때까지 형광체층 내부에서 광은 산란을 반복한다.The light-emitting element of the first embodiment (light-emitting element example 1) according to the present technology includes at least a phosphor layer and an emission angle selection layer that emits light incident at a predetermined angle, and the phosphor layer is a phosphor and light scattering. It is a light-emitting element including a body, and the phosphor layer and the light emission angle selection layer are arranged in this order. Here, the light incident at a predetermined angle means that the light enters the emission angle selection layer from the phosphor layer side through the surface of the phosphor layer below a critical angle. On the other hand, when light is incident on the emission angle selection layer below the critical angle, the emission angle selection layer emits light, and when light is incident on the emission angle selection layer at an angle greater than the critical angle, the emission angle selection layer is at an angle below the critical angle. Light is scattered repeatedly inside the phosphor layer until light is incident on it.
본 기술에 관련되는 제1 실시형태의 발광 소자는 반사층을 더 구비해도 되고, 이 경우, 본 기술에 관련되는 제1 실시형태의 발광 소자는, 반사층과, 상기 형광체층과, 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치된다.The light emitting element of the first embodiment according to the present technology may further include a reflective layer. In this case, the light emitting element of the first embodiment according to the present technology includes a reflective layer, the phosphor layer, and a light exit angle selection layer. These are arranged in this order.
본 기술에 관련되는 제1 실시형태의 발광 소자에 의하면, 에텐듀가 저감될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 형광체층에 저 재흡수성 형광체가 사용되는 경우에는, 본 기술에 관련되는 제1 실시형태의 발광 소자는, 발광 감쇠가 더욱 개선될 수 있다.According to the light emitting device of the first embodiment according to the present technology, etendue can be reduced. Further, as will be described later, in the case where a low reabsorption phosphor is used for the phosphor layer, the light emitting device of the first embodiment according to the present technology can further improve light emission attenuation.
도 1에, 본 기술에 관련되는 제1 실시형태의 발광 소자의 일례인 발광 소자(1000)(도 1에서는 발광 소자(1000-1)임)를 나타낸다. 도 1은 발광 소자(1000-1)의 단면도이다.In Fig. 1, a light-emitting element 1000 (a light-emitting element 1000-1 in Fig. 1), which is an example of a light-emitting element according to a first embodiment according to the present technology, is shown. 1 is a cross-sectional view of a light emitting device 1000-1.
발광 소자(1000-1)는, 형광체층(1002)과, 출사 각도 선택층(1001)과, 반사층(1003)을 구비하고, 반사층(1003)과, 형광체층(1002)과, 출사 각도 선택층(1001)이, 이 순서로 배치되어 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 발광 소자(1000-1)는, 입사광(여기광 B1 및 B2) 및 출사광(형광 발광 A1 및 A2) 측의 표면이 출사 각도 선택층(1001)이 된다. 형광체층(1002)에는, 형광체(500)와 광산란체(600)가 포함되어 있다. 출사광(형광 발광 A1 및 A2)의 출사각 C는, 출사 각도 선택층(1001)에 의해, 작게 할 수 있다.The light-emitting element 1000-1 includes a
발광 소자(1000-1)에 있어서는, 반사층(1003)(예를 들면, 미러 기판) 상에 임의의 두께가 되도록 형광체층(1002)이 유지되고, 형광체층(1002)의 입사광(여기광 B1 및 B2)및 출사광(형광 발광 A1 및 A2) 측의 표면에 출사 각도 선택층(1001)이 배치된다. 출사 각도 선택층(1001)은, 특별히 한정되지 않지만, 유전체막(예를 들면, 유전체 재료에 의한 박막의 다층막)으로 구성되어도 된다.In the light emitting element 1000-1, the
형광체(500)는, 예를 들면, 유기 재료, 무기 재료, YAG계, ZnS, ZnSe, CdS 및 CdSe로부터 선택되는 적어도 1종의 재료를 구성 재료로서 포함해도 된다. 형광체(500)는, 저 재흡수성 형광체로 구성되는 것이 바람직하다. 저 재흡수성 형광체로 구성됨으로써, 발광 감쇠가 개선될 수 있다. 형광체(500)의 발광 반치폭은, 특별히 한정되지 않지만 130nm 이하여도 된다. 또한, 형광체(500)는, 예를 들면 형광체 입자이다. 형광체 입자의 경우, 예를 들면, 양자점일 때에는, 평균 입자 직경은, 특별히 한정되지 않지만, 2nm∼10nm인 것이 바람직하고, 또한, Ce:YAG 형광체일 때에는, 평균 입자 직경은, 특별히 한정되지 않지만, 1∼50㎛인 것이 바람직하다. 형광체층(1002) 중의 형광체(500)(예를 들면, 형광체 입자)의 농도도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 양자점일 때에는, 농도는 2∼34Vol%인 것이 바람직하고, 예를 들면, Ce:YAG 형광체일 때에는, 농도는 40∼70Vol%인 것이 바람직하다.The
광산란체(600)는 산란 입자여도 되고, 산란 입자는, 실리카계 및 산화물 중 적어도 1종의 재료를 구성 재료로 해도 되고, 형광체층(1002) 중의 광산란체(600)(예를 들면, 산란 입자)의 농도는, 특별히 한정되지 않지만, 0.5 Vol% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 광산란체(600)는 공극이어도 된다. 광산란체(600)에 의해, 형광체층(1002) 내에서의 형광 발광 영역의 퍼짐을 억제할 수 있다.The
반사층(1003)은 미러 기판이어도 되고, 유전체 재료 및 금속 재료 중 적어도 1종의 재료를 구성 재료로 해도 되고, 파장 380∼780nm의 영역에 있어서의 반사율이 80% 이상인 것이 바람직하다. 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼의 중첩률은, 특별히 한정되지 않지만, 중첩률이 작은 것이 바람직하고, 예를 들면, 중첩률이 10% 이하여도 된다.The
도 2에, 형광체의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼의 관계성을 나타낸다. 도 2의 그래프에 있어서, 종축은, 흡수율(Absorptance)(도 2에서 화살표(P2)로 나타내는 종축) 및 형광 발광 강도(Fluorescence emission intensity)(도 2에서 화살표(Q2)로 나타내는 종축)이며, 횡축은 파장이다. 도 2를 참조하면, 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼이 겹쳐 있는 파장 영역의 존재를 확인할 수 있고, 발광 파장 영역에서의 흡수율이 높은 것을 알 수 있다.In Fig. 2, the relationship between the absorption spectrum and the emission spectrum of the phosphor is shown. In the graph of Fig. 2, the vertical axis represents absorption rate (Absorptance) (a vertical axis indicated by arrow P2 in Fig. 2) and fluorescence emission intensity (a vertical axis indicated by arrow Q2 in Fig. 2), and the horizontal axis Is the wavelength. Referring to FIG. 2, it is possible to confirm the existence of a wavelength region in which the absorption spectrum and the emission spectrum overlap, and that the absorption rate in the emission wavelength region is high.
도 3에, 저 재흡수성 형광체의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼의 관계성을 나타낸다. 도 3의 그래프에 있어서, 종축은 흡수율(도 3에서 화살표(P3)로 나타내는 종축) 및 형광 발광 강도(도 3에서 화살표(Q3)로 나타내는 종축)이며, 횡축은 파장이다. 도 3을 참조하면, 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼이 겹쳐 있는 파장 영역의 존재는, 거의 없는 것을 확인할 수 있고, 발광 파장 영역에 있어서의 흡수율이 낮은 것을 알 수 있다.3 shows the relationship between the absorption spectrum and the emission spectrum of the low reabsorption phosphor. In the graph of Fig. 3, the vertical axis indicates the absorption rate (the vertical axis indicated by the arrow P3 in Fig. 3) and the fluorescence emission intensity (the vertical axis indicated by the arrow Q3 in Fig. 3), and the horizontal axis indicates the wavelength. Referring to Fig. 3, it can be seen that there is almost no presence in the wavelength region where the absorption spectrum and the emission spectrum overlap, and it can be seen that the absorption rate in the emission wavelength region is low.
도 11에, Mie 산란을 일으키는 입자 직경 1.0㎛의 산란 입자(TiO2)의 체적 농도에 대한, 형광 발광 스폿 직경의 광학 시뮬레이션 1의 결과 그래프를 나타낸다. 한편, 상기 광학 시뮬레이션 1에서는, 입자 직경 1.0㎛의 산란 입자를 사용했지만, Mie 산란을 일으키는 스케일이라면, 산란 입자의 입자 직경은 특별히 한정되지 않는다. 도 11의 그래프에 있어서, 종축은 발광 스폿의 직경(mm)(Diameter of fluorescence area)이며, 횡축은 TiO2 농도(vol%)(TiO2 농도)이다.Fig. 11 shows a graph of the result of
이하에, 광학 시뮬레이션 1의 내용에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the content of
(목적)(purpose)
발광 영역의 크기에 대한 형광체층 내부에 포함되는 TiO2 입자 농도의 영향도를 확인하였다.The influence of the concentration of TiO 2 particles contained in the phosphor layer on the size of the light emitting region was confirmed.
(계산 방법)(Calculation method)
형광체 내부의 TiO2 입자의 농도를 변화시키고, 형광체층 표면의 발광 원형 영역의 직경을 계산하였다.The concentration of the TiO 2 particles inside the phosphor was changed, and the diameter of the light emitting circular region on the surface of the phosphor layer was calculated.
(결과) (result)
TiO2 입자 농도가 높은 쪽이 발광 사이즈는 작아지는 것을 확인하였다. 즉, 농도 0.5 Vol% 이상으로 되면 발광 스폿 사이즈는 작아지고, 스폿의 직경은 φ 1.32mm로 된다. 산란 입자 비첨가 상태와 비교하여 10%의 발광 스폿 사이즈 축소가 가능해지는 것을 확인할 수 있었다.It was confirmed that the higher the TiO 2 particle concentration, the smaller the emission size. That is, when the concentration is 0.5 Vol% or more, the size of the light emission spot becomes small, and the diameter of the spot becomes φ 1.32 mm. It was confirmed that 10% reduction in the size of the light emission spot was possible compared to the state in which the scattering particles were not added.
나아가, 도 12에, 형광 출사광의 유전체막(출사 각도 선택층)의 임계각 의존성의 광학 시뮬레이션 2의 결과를 나타낸다. 광학 시뮬레이션 2에서는 TiO2 산란 입자의 직경 1.0㎛, 체적 농도를 0.5 Vol%로 설정하여 계산하였다. 종축은 출사광 발산각(Beam divergence angle)(도)이며, 횡축은 임계각(Angle which can emission)(도)이다.Further, Fig. 12 shows the results of
이하에, 광학 시뮬레이션 2의 내용에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the content of
(목적) (purpose)
발광 발산각에 대한 유전체 다층막(출사 각도 선택층)의 출사 임계각의 영향도를 확인하였다.The influence of the emission critical angle of the dielectric multilayer film (the emission angle selection layer) on the emission divergence angle was confirmed.
(계산 방법)(Calculation method)
형광체층 측으로부터 유전체 다층막에 입사하는 각도를 θ로 한다. θ보다 작은 각도로 형광체층 측으로부터 유전체막에 입사한 경우에만 유전막을 투과하여 형광 출사된다는 제약을 설정하였다. θ를 20도, 30도, 40도로 변화시켰을 때의 발산각을 계산하였다.The angle incident on the dielectric multilayer film from the phosphor layer side is set to θ. A restriction was set in that only when incident on the dielectric film from the phosphor layer side at an angle smaller than θ is transmitted through the dielectric film and fluorescence is emitted. The divergence angle when θ was changed to 20 degrees, 30 degrees, and 40 degrees was calculated.
(결과)(result)
θ가 20도일 때가 가장 형광 발산각이 작아지는 것을 확인하였다. 유전체 다층막의 임계각을 40도에서 20도까지 작게 함으로써 출사광 발산각은 74도에서 12도까지 작게 하는 것이 가능해졌다. 한편, 광학 시뮬레이션 2의 결과에 의거하면, 20도보다 작은 영역 쪽이 보다 지향성이 증가한다고 생각된다.It was confirmed that the fluorescence divergence angle became the smallest when θ was 20 degrees. By reducing the critical angle of the dielectric multilayer film from 40 degrees to 20 degrees, it has become possible to reduce the emission angle from 74 degrees to 12 degrees. On the other hand, based on the result of
<3. 제2 실시형태(발광 소자의 예 2)><3. Second Embodiment (Example 2 of Light-Emitting Element)>
본 기술에 관련되는 제2 실시형태(발광 소자의 예 2)의 발광 소자는, 형광체층과, 소정의 각도로 입사한 광을 출사하는 출사 각도 선택층과, 반사층과, 유전체 스페이서를 적어도 구비하고, 형광체층이 형광체와 광산란체를 포함하고, 반사층과, 유전체 스페이서와, 형광체층과, 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치되는 발광 소자이다.The light-emitting element of the second embodiment (Example 2 of the light-emitting element) according to the present technology includes at least a phosphor layer, an emission angle selection layer for emitting light incident at a predetermined angle, a reflective layer, and a dielectric spacer. , The phosphor layer includes a phosphor and a light scattering material, and a reflective layer, a dielectric spacer, a phosphor layer, and a light emission angle selection layer are arranged in this order.
본 기술에 관련되는 제2 실시형태의 발광 소자에 있어서, 유전체 스페이서는, 임의의 파장 범위에 있어서, 임의의 유전율 및 두께를 가져도 되지만, 파장 380nm∼780nm의 영역에 있어서, 2.5∼6.0의 유전율을 가지며, 10nm∼400nm의 두께를 가지는 것이 바람직하다.In the light emitting device of the second embodiment according to the present technology, the dielectric spacer may have an arbitrary dielectric constant and thickness in an arbitrary wavelength range, but a dielectric constant of 2.5 to 6.0 in a wavelength range of 380 nm to 780 nm. And preferably having a thickness of 10 nm to 400 nm.
본 기술에 관련되는 제2 실시형태의 발광 소자에 의하면, 에텐듀가 저감될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 형광체층에 저 재흡수성 형광체가 사용되는 경우에는, 본 기술에 관련되는 제2 실시형태의 발광 소자는, 발광 감쇠가 더욱 개선될 수 있다.According to the light emitting device of the second embodiment according to the present technology, etendue can be reduced. Further, as will be described later, in the case where a low reabsorption phosphor is used for the phosphor layer, the light-emitting attenuation of the light-emitting element of the second embodiment according to the present technology can be further improved.
도 4에, 본 기술에 관련되는 제2 실시형태의 발광 소자의 일례인 발광 소자(1000)(도 4에서는, 발광 소자(1000-4)임)를 나타낸다. 도 4는 발광 소자(1000-4)의 단면도이다.Fig. 4 shows a light-emitting element 1000 (a light-emitting element 1000-4 in Fig. 4), which is an example of a light-emitting element according to a second embodiment according to the present technology. 4 is a cross-sectional view of the light-emitting device 1000-4.
발광 소자(1000-4)는, 형광체층(1002)과, 출사 각도 선택층(1001)과, 유전체 스페이서(1004)와 반사층(1003)을 구비하고, 반사층(1003)과, 유전체 스페이서(1004)와, 형광체층(1002)과, 출사 각도 선택층(1001)이, 이 순서로 배치되어 있다. 발광 소자(1000-4)는, 입사광(도 4에서는 도시하지 않지만, 여기광임) 및 출사광(도 4에서는 도시하지 않지만, 형광 발광임) 측의 표면이 출사 각도 선택층(1001)이 된다. 형광체층(1002)에는, 형광체(500)와 광산란체(600)가 포함되어 있다.The light emitting element 1000-4 includes a
발광 소자(1000-4)는, 상술한 바와 같이, 형광체층(1002)과 반사층(미러 기판)(1003)의 사이에 유전체 스페이서(1004)가 배치된 구조이다. 이 경우, 미러 기판(1003)은 금속 미러를 사용하고, 여기광 또는 형광에 의해 금속 표면에 표면 플라즈몬이 여기된다. 여기된 표면 플라즈몬은 강한 전계(electric field)를 발생시켜 형광체(500)를 여기시키고, 형광 발광량을 증강시킬 수 있다. 예를 들면, 투명 산화물의 굴절율 관점에서는, 유전 스페이서(1004)는 파장 380nm∼780nm의 영역에 있어서 유전율이 2.5∼6.0의 재료여도 된다. 유전 스페이서(1004)의 두께는, 예를 들면 유전체 스페이서의 유전율과 공기 매질에서의 표면 플라즈몬이 만들어 내는 전계 침입 깊이(electric field penetration depth)의 관점에서는, 10nm∼400nm의 범위여도 된다. 상기한 바와 같이 지정된 유전율 및 두께로 하면, 표면 플라즈몬에 의한 형광체의 여기 효율이 보다 양호하게 된다.As described above, the light emitting element 1000-4 has a structure in which a
본 기술에 관련되는 제2 실시형태의 발광 소자에 관하여, 이상 설명한 내용 이외에는, 본 기술에 관련되는 제1 실시형태의 발광 소자의 란에서 설명한 내용이 본 기술에 관련되는 제2 실시형태의 발광 소자에 그대로 적용될 수 있다.With respect to the light-emitting element of the second embodiment related to the present technology, other than the contents described above, the content described in the column of the light-emitting element of the first embodiment related to the present technology is the light-emitting element of the second embodiment related to the present technology. It can be applied as is.
<4. 제3 실시형태(발광 소자의 예 3)><4. 3rd Embodiment (Example 3 of light-emitting element)>
본 기술에 관련되는 제3 실시형태(발광 소자의 예 3)의 발광 소자는, 형광체층과, 소정의 각도로 입사한 광을 출사하는 출사 각도 선택층을 적어도 구비하고, 형광체층이 형광체와 광산란체와 금속 나노 입자를 포함하고, 금속 나노 입자가 형광체의 표면에 배치되고, 형광체층과 광 출사 각도 선택층이 이 순서로 배치되는 발광 소자이다.The light-emitting element of the third embodiment (Example 3 of the light-emitting element) according to the present technology includes at least a phosphor layer and an emission angle selection layer for emitting light incident at a predetermined angle, and the phosphor layer is a phosphor and light scattering. It is a light-emitting device including a body and metal nanoparticles, metal nanoparticles are disposed on a surface of a phosphor, and a phosphor layer and a light emission angle selection layer are disposed in this order.
본 기술에 관련되는 제3 실시형태의 발광 소자는 반사층을 더 구비해도 되고, 이 경우, 본 기술에 관련되는 제3 실시형태의 발광 소자는, 반사층과, 형광체층과, 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치된다. 또한, 본 기술에 관련되는 제3 실시형태의 발광 소자는, 반사층과, 유전체 스페이서를, 더 구비해도 되고, 이 경우, 반사층과, 유전체 스페이서와, 형광체층과, 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치된다.The light emitting device of the third embodiment according to the present technology may further include a reflective layer, and in this case, the light emitting device of the third embodiment according to the present technology includes a reflective layer, a phosphor layer, and a light emission angle selection layer. , Are arranged in this order. In addition, the light-emitting element of the third embodiment according to the present technology may further include a reflective layer and a dielectric spacer. In this case, the reflective layer, the dielectric spacer, the phosphor layer, and the light emission angle selection layer are They are placed in order.
본 기술에 관련되는 제3 실시형태의 발광 소자가 유전체 스페이서를 구비할 때, 유전체 스페이서는, 임의의 파장 범위에 있어서, 임의의 유전율 및 두께를 가져도 되지만, 파장 380nm∼780nm의 영역에 있어서, 2.5∼6.0의 유전율을 가지며, 10nm∼400nm의 두께를 가지는 것이 바람직하다.When the light emitting element of the third embodiment according to the present technology includes a dielectric spacer, the dielectric spacer may have an arbitrary dielectric constant and thickness in an arbitrary wavelength range, but in a range of 380 nm to 780 nm in wavelength, It has a dielectric constant of 2.5 to 6.0, and preferably has a thickness of 10 nm to 400 nm.
본 기술에 관련되는 제3 실시형태의 발광 소자에 의하면, 에텐듀가 저감될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 형광체층에 저 재흡수성 형광체가 사용되는 경우에는, 본 기술에 관련되는 제3 실시형태의 발광 소자는, 발광 감쇠가 더욱 개선될 수 있다.According to the light emitting device of the third embodiment according to the present technology, etendue can be reduced. Further, as will be described later, in the case where a low reabsorption phosphor is used for the phosphor layer, the light emitting device of the third embodiment according to the present technology can further improve light emission attenuation.
도 5에, 본 기술에 관련되는 제3 실시형태의 발광 소자의 일례인 발광 소자(1000)(도 5에서는, 발광 소자(1000-5)임)를 나타낸다. 도 5는 발광 소자(1000-5)의 단면도이다.In Fig. 5, a light-emitting element 1000 (a light-emitting element 1000-5 in Fig. 5) which is an example of a light-emitting element according to a third embodiment according to the present technology is shown. 5 is a cross-sectional view of the light emitting device 1000-5.
발광 소자(1000-5)는 형광체층(1002)과, 출사 각도 선택층(1001)과, 반사층(1003)을 구비하고, 반사층(1003)과, 형광체층(1002)과, 출사 각도 선택층(1001)이, 이 순서로 배치되어 있다. 발광 소자(1000-5)는, 입사광(도 5에서는 도시하지 않지만, 여기광임) 및 출사광(도 5에서는 도시하지 않지만, 형광 발광임) 측의 표면이 출사 각도 선택층(1001)이 된다. 형광체층(1002)에는, 형광체(500)와 광산란체(600)가 포함되어 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 형광체(500)의 표면에는 금속 나노 입자(700)가 배치되어 있다.The light-emitting element 1000-5 includes a
발광 소자(1000-5)는, 상술한 바와 같이, 형광체(500)의 표면에 금속 나노 입자(700)를 배치한 구조이다. 금속 나노 입자(700)의 표면에 여기광 또는 형광에 의해 표면 플라즈몬이 여기되어, 전계가 국지적(localized)이 된다. 여기광뿐 아니라, 국지화된 강한 전계에 의해서도 형광체를 여기시킬 수 있고, 형광 발광량을 증강시킬 수 있다. 유전체막(출사 각도 선택층(1001))과 미러(반사층(1003))의 사이에서 광의 다중 반사가 있기 때문에 효율적으로 플라즈몬을 여기시킬 수 있다. 금속 나노 입자는, 임의의 평균 입자 직경을 가져도 되지만, 200nm 이하의 평균 입자 직경을 가지는 것이 바람직하고, Au, Ag 및 Ti 중 적어도 1종의 금속을 구성 재료로 해도 된다. 금속 나노 입자(700)와 형광체(500) 사이의 거리는, 특별히 한정되지 않지만 20nm 이하인 것이 바람직하다.As described above, the light-emitting element 1000-5 has a structure in which
본 기술에 관련되는 제3 실시형태의 발광 소자에 관하여, 이상 설명한 내용 이외에는, 본 기술에 관련되는 제1 실시형태의 발광 소자의 란에서 설명한 내용이 본 기술에 관련되는 제3 실시형태의 발광 소자에 그대로 적용될 수 있다.With respect to the light-emitting element of the third embodiment related to the present technology, other than the contents described above, the content described in the column of the light-emitting element of the first embodiment related to the present technology is the light-emitting element of the third embodiment related to the present technology. It can be applied as is.
<5. 제4 실시형태(발광 소자의 예 4)><5. 4th Embodiment (Example 4 of light-emitting element)>
본 기술에 관련되는 제4 실시형태(발광 소자의 예 4)의 발광 소자는, 형광체층과, 소정의 각도로 입사한 광을 출사하는 출사 각도 선택층을 적어도 구비하고, 형광체층이 형광체와 광산란체를 포함하고, 형광체층과 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치되고, 출사 각도 선택층이 격자 구조를 가지는 발광 소자이다.The light-emitting element of the fourth embodiment (Example 4 of the light-emitting element) according to the present technology includes at least a phosphor layer and an emission angle selection layer for emitting light incident at a predetermined angle, and the phosphor layer is a phosphor and light scattering. It is a light emitting device including a body, the phosphor layer and the light emission angle selection layer are arranged in this order, and the emission angle selection layer has a lattice structure.
본 기술에 관련되는 제4 실시형태의 발광 소자는 반사층을 더 구비해도 되고, 이 경우, 본 기술에 관련되는 제4 실시형태의 발광 소자는, 반사층과, 형광체층과, 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치된다. 또한, 본 기술에 관련되는 제4 실시형태의 발광 소자는, 반사층과, 유전체 스페이서를, 더 구비해도 되고, 이 경우, 반사층과, 유전체 스페이서와, 형광체층과, 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치된다.The light emitting element of the fourth embodiment according to the present technology may further include a reflective layer. In this case, the light emitting element of the fourth embodiment according to the present technology includes a reflective layer, a phosphor layer, and a light exit angle selection layer. , Are arranged in this order. In addition, the light emitting element of the fourth embodiment according to the present technology may further include a reflective layer and a dielectric spacer. In this case, the reflective layer, the dielectric spacer, the phosphor layer, and the light emission angle selection layer are They are placed in order.
본 기술에 관련되는 제4 실시형태의 발광 소자가 유전체 스페이서를 구비할 때, 유전체 스페이서는, 임의의 파장 범위에 있어서, 임의의 유전율 및 두께를 가져도 되지만, 파장 380nm∼780nm의 영역에 있어서, 2.5∼6.0의 유전율을 가지며, 10nm∼400nm의 두께를 가지는 것이 바람직하다.When the light emitting element of the fourth embodiment according to the present technology includes a dielectric spacer, the dielectric spacer may have an arbitrary dielectric constant and thickness in an arbitrary wavelength range, but in a range of 380 nm to 780 nm in wavelength, It has a dielectric constant of 2.5 to 6.0, and preferably has a thickness of 10 nm to 400 nm.
본 기술에 관련되는 제4 실시형태의 발광 소자에 의하면, 에텐듀가 저감될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 형광체층에 저 재흡수성 형광체가 사용되는 경우에는, 본 기술에 관련되는 제4 실시형태의 발광 소자는, 발광 감쇠가 더욱 개선될 수 있다.According to the light emitting device of the fourth embodiment according to the present technology, etendue can be reduced. Further, as will be described later, in the case where a low reabsorption phosphor is used for the phosphor layer, the light emitting device of the fourth embodiment according to the present technology can further improve light emission attenuation.
도 6에, 본 기술에 관련되는 제4 실시형태의 발광 소자의 일례인 발광 소자(1000)(도 6에서는, 발광 소자(1000-6)임)를 나타낸다. 도 6은 발광 소자(1000-6)의 단면도이다. 또한, 도 7은 발광 소자(1000-6)를 상방에서 본 평면도이다.6 shows a light-emitting element 1000 (a light-emitting element 1000-6 in FIG. 6), which is an example of a light-emitting element according to the fourth embodiment according to the present technology. 6 is a cross-sectional view of the light emitting device 1000-6. 7 is a plan view of the light-emitting element 1000-6 viewed from above.
발광 소자(1000-6)는, 형광체층(1002)과, 출사 각도 선택층(1006)과, 반사층(1003)을 구비하고, 반사층(1003)과, 형광체층(1002)과, 출사 각도 선택층(1006)이, 이 순서로 배치되어 있다. 발광 소자(1000-6)는, 입사광(도 6에서는 도시하지 않지만, 여기광임) 및 출사광(도 6에서는 도시하지 않지만, 형광 발광임) 측의 표면이 출사 각도 선택층(1006)이 된다. 형광체층(1002)에는, 형광체(500)와 광산란체(600)가 포함되어 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 출사 각도 선택층(1006)은 격자 구조를 가진다.The light-emitting element 1000-6 includes a
도 7을 참조하면서, 격자 구조를 더욱 상세하게 설명한다. 도 7을 참조하면, 출사 각도 선택층(1006)은, 발광 소자(1000-6)의 종방향(도 7 중에서는 상하 방향)으로 선 형상으로 연장하고, 발광 소자(1000-6)의 횡방향(도 7 중에서는 좌우 방향)으로는, 출사 각도 선택층(1006)과 형광체층(1002)에 의해, 대략 일정 간격의 피치가 형성되어 있다.The lattice structure will be described in more detail with reference to FIG. 7. Referring to FIG. 7, the emission
형광체층(1002)의 표면에 격자 구조를 가지는 출사 각도 선택층(1006)이 배치된다. 격자의 재료 및 피치 간격에 의해 회절 파장과 회절 방향을 제어하여, 지향성을 향상시킬 수 있다. 격자(회절 격자)를 갖는 출사 각도 선택층(1006)의 구성 재료로서는, 특별히 한정되지 않지만, 파장 380∼780nm의 영역에 있어서 투과율이 80% 이상인 재료인 것이 바람직하다.An emission
본 기술에 관련되는 제4 실시형태의 발광 소자에 관하여, 이상 설명한 내용 이외에는, 본 기술에 관련되는 제1 실시형태의 발광 소자의 란에서 설명한 내용이 본 기술에 관련되는 제4 실시형태의 발광 소자에 그대로 적용될 수 있다.With respect to the light-emitting element of the fourth embodiment related to the present technology, other than the contents described above, the content described in the column of the light-emitting element of the first embodiment related to the present technology is the light-emitting element of the fourth embodiment related to the present technology. It can be applied as is.
<6. 제5 실시형태(발광 소자의 예 5)><6. Fifth Embodiment (Example 5 of light-emitting element)>
본 기술에 관련되는 제5 실시형태(발광 소자의 예 5)의 발광 소자는, 형광체층과, 소정의 각도로 입사한 광을 출사하는 출사 각도 선택층을 적어도 구비하고, 형광체층이 형광체와 광산란체를 포함하고, 형광체층과 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치되고, 출사 각도 선택층이 패치 구조를 가지는 발광 소자이다.The light-emitting element of the fifth embodiment (Example 5 of the light-emitting element) according to the present technology includes at least a phosphor layer and an emission angle selection layer for emitting light incident at a predetermined angle, and the phosphor layer is a phosphor and light scattering. A light-emitting device including a body, a phosphor layer and a light emission angle selection layer are arranged in this order, and the emission angle selection layer has a patch structure.
본 기술에 관련되는 제5 실시형태의 발광 소자는 반사층을 더 구비해도 되고, 이 경우, 본 기술에 관련되는 제5 실시형태의 발광 소자는, 반사층과, 형광체층과, 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치된다. 또한, 본 기술에 관련되는 제5 실시형태의 발광 소자는, 반사층과, 유전체 스페이서를, 더 구비해도 되고, 이 경우, 반사층과, 유전체 스페이서와, 형광체층과, 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치된다.The light-emitting element of the fifth embodiment according to the present technology may further include a reflective layer. In this case, the light-emitting element of the fifth embodiment according to the present technology includes a reflective layer, a phosphor layer, and a light emission angle selection layer. , Are arranged in this order. In addition, the light emitting device of the fifth embodiment according to the present technology may further include a reflective layer and a dielectric spacer. In this case, the reflective layer, the dielectric spacer, the phosphor layer, and the light emission angle selection layer are They are placed in order.
본 기술에 관련되는 제5 실시형태의 발광 소자가 유전체 스페이서를 구비할 때, 유전체 스페이서는, 임의의 파장 범위에 있어서, 임의의 유전율 및 두께를 가져도 되지만, 파장 380nm∼780nm의 영역에 있어서, 2.5∼6.0의 유전율을 가지며, 10nm∼400nm의 두께를 가지는 것이 바람직하다.When the light emitting element of the fifth embodiment according to the present technology includes a dielectric spacer, the dielectric spacer may have an arbitrary dielectric constant and thickness in an arbitrary wavelength range, but in a range of 380 nm to 780 nm in wavelength, It has a dielectric constant of 2.5 to 6.0, and preferably has a thickness of 10 nm to 400 nm.
본 기술에 관련되는 제5 실시형태의 발광 소자에 의하면, 에텐듀가 저감될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 형광체층에 저 재흡수성 형광체가 사용되는 경우에는, 본 기술에 관련되는 제5 실시형태의 발광 소자는, 발광 감쇠가 더욱 개선될 수 있다.According to the light emitting device of the fifth embodiment according to the present technology, etendue can be reduced. Further, as described later, in the case where a low reabsorption phosphor is used for the phosphor layer, the light emitting device of the fifth embodiment according to the present technology can further improve light emission attenuation.
도 8에, 본 기술에 관련되는 제5 실시형태의 발광 소자의 일례인 발광 소자(1000)(도 8에서는, 발광 소자(1000-8)임)를 나타낸다. 도 8은 발광 소자(1000-8)의 단면도이다. 또한, 도 8은 발광 소자(1000-8)를 상방에서 본 평면도이다.In Fig. 8, a light-emitting element 1000 (a light-emitting element 1000-8 in Fig. 8) which is an example of the light-emitting element of the fifth embodiment according to the present technology is shown. 8 is a cross-sectional view of the light-emitting device 1000-8. In addition, FIG. 8 is a plan view of the light emitting device 1000-8 viewed from above.
발광 소자(1000-8)는, 형광체층(1002)과, 출사 각도 선택층(1007)과, 반사층(1003)을 구비하고, 반사층(1003)과, 형광체층(1002)과, 출사 각도 선택층(1007)이, 이 순서로 배치되어 있다. 발광 소자(1000-8)는, 입사광(도 8에서는 도시하지 않지만, 여기광임) 및 출사광(도 8에서는 도시하지 않지만, 형광 발광임) 측의 표면이 출사 각도 선택층(1007)이 된다. 형광체층(1002)에는, 형광체(500)와 광산란체(600)가 포함되어 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 출사 각도 선택층(1007)은 패치 구조를 갖는다.The light-emitting element 1000-8 includes a
도 9를 참조하면서, 패치 구조를 더욱 상세하게 설명한다. 도 9를 참조하면, 출사 각도 선택층(1007)은, 형광체층(1002)의 표면에, 종횡방향(도 9 중에서는 상하 방향 및 좌우 방향)에 있어서, 대략 일정 간격으로 대략 원형상의 패치로 형성되어 있다. 대략 원형상의 패치는 모스 아이 구조(moth-eye structure)를 가져도 된다.Referring to Fig. 9, the patch structure will be described in more detail. Referring to FIG. 9, the emission
발광 소자(1000-8)가 구비하는 출사 각도 선택층(1007)이, 패치 구조(예를 들면, 원형 패치 구조)를 가짐으로써, 형광체층에 대해 전체 방향의 수직면 내에 대하여 지향성을 향상시킬 수 있다.Since the emission
본 기술에 관련되는 제5 실시형태의 발광 소자에 관하여, 이상 설명한 내용 이외에는, 본 기술에 관련되는 제1 실시형태의 발광 소자의 란에서 설명한 내용이 본 기술에 관련되는 제5 실시형태의 발광 소자에 그대로 적용될 수 있다.With respect to the light-emitting element of the fifth embodiment related to the present technology, other than the contents described above, the content described in the column of the light-emitting element of the first embodiment related to the present technology is the light-emitting element of the fifth embodiment related to the present technology. It can be applied as is.
<7. 제6 실시형태(발광 소자의 예 6)><7. 6th Embodiment (Example 6 of light-emitting element)>
본 기술에 관련되는 제6 실시형태(발광 소자의 예 6)의 발광 소자는, 형광체층과, 소정의 각도로 입사한 광을 출사하는 출사 각도 선택층을 적어도 구비하고, 형광체층이 형광체와 광산란체를 포함하고, 형광체층과 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치되고, 광산란체가 광산란 리플렉터인 발광 소자이다.The light-emitting element of the sixth embodiment (Example 6 of the light-emitting element) according to the present technology includes at least a phosphor layer and an emission angle selection layer for emitting light incident at a predetermined angle, and the phosphor layer is a phosphor and light scattering. A light-emitting element including a body, a phosphor layer and a light emission angle selection layer are arranged in this order, and the light scattering body is a light scattering reflector.
본 기술에 관련되는 제6 실시형태의 발광 소자는 반사층을 더 구비해도 되고, 이 경우, 본 기술에 관련되는 제6 실시형태의 발광 소자는, 반사층과, 형광체층과, 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치된다. 또한, 본 기술에 관련되는 제6 실시형태의 발광 소자는, 반사층과, 유전체 스페이서를, 더 구비해도 되고, 이 경우, 반사층과, 유전체 스페이서와, 형광체층과, 광 출사 각도 선택층이, 이 순서로 배치된다.The light emitting device of the sixth embodiment according to the present technology may further include a reflective layer. In this case, the light emitting device of the sixth embodiment according to the present technology includes a reflective layer, a phosphor layer, and a light exit angle selection layer. , Are arranged in this order. In addition, the light emitting device of the sixth embodiment according to the present technology may further include a reflective layer and a dielectric spacer. In this case, the reflective layer, the dielectric spacer, the phosphor layer, and the light emission angle selection layer are They are placed in order.
본 기술에 관련되는 제6 실시형태의 발광 소자가 유전체 스페이서를 구비할 때, 유전체 스페이서는, 임의의 파장 범위에 있어서, 임의의 유전율 및 두께를 가져도 되지만, 파장 380nm∼780nm의 영역에 있어서, 2.5∼6.0의 유전율을 가지며, 10nm∼400nm의 두께를 가지는 것이 바람직하다.When the light emitting element of the sixth embodiment according to the present technology includes a dielectric spacer, the dielectric spacer may have an arbitrary dielectric constant and thickness in an arbitrary wavelength range, but in a range of 380 nm to 780 nm in wavelength, It has a dielectric constant of 2.5 to 6.0, and preferably has a thickness of 10 nm to 400 nm.
본 기술에 관련되는 제6 실시형태의 발광 소자에 의하면, 에텐듀가 저감될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 형광체층에 저 재흡수성 형광체가 사용되는 경우에는, 본 기술에 관련되는 제6 실시형태의 발광 소자는, 발광 감쇠가 더욱 개선될 수 있다.According to the light emitting element of the sixth embodiment according to the present technology, etendue can be reduced. In addition, as will be described later, in the case where a low reabsorption phosphor is used for the phosphor layer, the light emitting device of the sixth embodiment according to the present technology can further improve light emission attenuation.
도 10에, 본 기술에 관련되는 제6 실시형태의 발광 소자의 일례인 발광 소자(1000)(도 10에서는, 발광 소자(1000-10)임)를 나타낸다. 도 10은 발광 소자(1000-10)의 단면도이다.Fig. 10 shows a light-emitting element 1000 (a light-emitting element 1000-10 in Fig. 10) as an example of the light-emitting element according to the sixth embodiment according to the present technology. 10 is a cross-sectional view of the light emitting device 1000-10.
발광 소자(1000-10)는, 형광체층(1002)과, 출사 각도 선택층(1001)을 구비하고, 형광체층(1002)과, 출사 각도 선택층(1001)이, 이 순서로 배치되어 있다. 발광 소자(1000-10)는, 입사광(도 10에서는 도시하지 않지만, 여기광임) 및 출사광(도 10에서는 도시하지 않지만, 형광 발광임) 측의 표면이 출사 각도 선택층(1001)이 된다. 형광체층(1002)에는, 형광체(500)와, 광산란체인 광산란 리플렉터(1005)가 포함되어 있다. 도 10에서는, 광산란 리플렉터(1005)는, 형광체층(1002)의 일방의 측면부(예를 들면, 도 10에서는, 형광체층(1002)의 좌측면부)로부터, 형광체층(1002)의 저면부(도 10에서는, 형광체층(1002)의 하부)를 거쳐, 형광체층(1002)의 타방의 측면부(예를 들면, 도 10에서는, 형광체층(1002)의 우측면부)까지 배치되어 있다.The light emitting element 1000-10 includes a
발광 소자(1000-10)에 있어서는, 산란 구조로서 광산란성이 높은 리플렉터를 적용한 구조(광산란 리플렉터(1005))를 사용한다. 형광체층(1002)의 저면부의 광산란 리플렉터(1005)의 리플렉터 구조는 미세 구조가 주기적 또는 비주기적으로 가공되어 형성되어 있다. 광산란 리플렉터(1005)는, 형광체층(1002)의 내측벽면에 있어서는 경사 구조를 가지고 있고, 형광 발광 영역이 퍼지기 어려운 효과를 얻을 수 있다. 광산란 리플렉터(1005)의 구성 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 파장 380∼780nm의 영역에 있어서 반사율이 80% 이상인 고체 재료인 것이 바람직하다.In the light-emitting element 1000-10, a structure to which a reflector having high light scattering property is applied (light scattering reflector 1005) is used as a scattering structure. The reflector structure of the
본 기술에 관련되는 제6 실시형태의 발광 소자에 관하여, 이상 설명한 내용 이외에는, 본 기술에 관련되는 제1 실시형태의 발광 소자의 란에서 설명한 내용이 본 기술에 관련되는 제6 실시형태의 발광 소자에 그대로 적용될 수 있다.With respect to the light-emitting element of the sixth embodiment related to the present technology, other than the contents described above, the content described in the column of the light-emitting element of the first embodiment related to the present technology is the light-emitting element of the sixth embodiment of the present technology. It can be applied as is.
<8. 제7 실시형태(광원 장치의 예)><8. 7th embodiment (example of light source device)>
본 기술에 관련되는 제7 실시형태(광원 장치의 예)의 광원 장치는, 본 기술에 관련되는 제1∼제6 실시형태 중 적어도 1개의 실시형태의 발광 소자와, 여기광을 출사하는 광원과, 상기 발광 소자로의 상기 여기광의 조사 위치를 시간 경과에 따라 이동시키는 이동 기구를 구비하는 광원 장치이다.The light source device of the seventh embodiment (example of the light source device) according to the present technology includes a light emitting element according to at least one of the first to sixth embodiments according to the present technology, a light source emitting excitation light, and And a moving mechanism for moving the irradiation position of the excitation light to the light emitting element over time.
도 13은 본 기술에 관련되는 제7 실시형태의 광원 장치의 구성예를 나타내는 사시도이다. 이 광원 장치(100)는, 청색 파장 영역의 레이저광, 및 그 레이저광에 의해 여기되는 형광 물질로부터 생기는 적색 파장 영역 내지 녹색 파장 영역의 광을 합성하여 백색광을 출사하는 타입의, 프로젝터용의 광원 장치이다.13 is a perspective view showing a configuration example of a light source device according to a seventh embodiment according to the present technology. The
도 13의 A에 나타내는 바와 같이, 광원 장치(100)는, 저부에 설치된 베이스(1)와, 베이스(1)에 고정되는 측벽부(2)를 갖는다. 또한, 광원 장치(100)는, 측벽부(2)에 접속되는 전면부(3) 및 상면부(4)와, 상면부(4)에 접속되는 덮개부(5)를 갖는다. 이들 측벽부(2), 전면부(3), 상면부(4) 및 덮개부(5)에 의해, 광원 장치(100)의 하우징부(10)가 구성된다.As shown in FIG. 13A, the
베이스(1)는 일방향으로 긴 형상을 갖는다. 베이스(1)가 연장하는 긴 길이 방향이 광원 장치(100)의 좌우 방향으로 되고, 긴 길이 방향에 직교하는 짧은 길이 방향이 전후 방향이 된다. 따라서, 짧은 길이 방향으로 대향하는 2개의 긴 길이 방향 부분의 일방이 전방측(6)이 되고, 타방이 후방측(7)이 된다. 또한, 긴 길이 방향 및 짧은 길이 방향의 양쪽에 직교하는 방향이, 광원 장치(100)의 높이 방향이 된다. 도 13에 나타내는 예에서는, x축, y축 및 z축 방향이 각각 좌우 방향, 전후 방향 및 높이 방향이 된다.The
도 13의 B는, 전면부(3), 상면부(4) 및 덮개부(5)의 도시를 생략한 도면이며, 광원 장치(100)의 내부의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 13의 B에 나타내는 바와 같이, 측벽부(2)에는, 전방측(6)의 중앙에 노치(notch)(9)가 형성되고, 또한, 후방측(7)에는 개구(11)가 형성되어 있다. 측벽부(2)의 전방측(6)의 노치(9)에는, 형광 광학 유닛(50)이 배치된다. 형광 광학 유닛(50)은, 광의 출사측이 전방측을 향하도록, 노치(9)를 통해 베이스(1)에 고정된다. 따라서, 형광 광학 유닛(50)으로부터 출사되는 광의 광축(C)은, 평면에서 볼 때 베이스(1)의 대략 중앙을 통해, y축에 평행한 방향을 따라 연장한다(도 14 참조). 한편, 형광 광학 유닛(50)에는, 본 기술에 관련되는 제1∼제6 실시형태 중, 적어도 1개의 실시형태의 발광 소자가 포함되어 있다.13B is a view in which illustration of the front portion 3, the upper surface portion 4, and the lid portion 5 is omitted, and is a diagram illustrating an example of the internal configuration of the
형광 광학 유닛(50)의 후방측(7)에는 2개의 집광 유닛(30)이 배치된다. 집광 유닛(30)은, 광축(C)을 대칭으로 하여 배치된다. 각 집광 유닛(30)은, 제1 파장 영역의 여기광을 출사하는 광원으로서, 예를 들면, 레이저광을 출사하는 레이저 광원(31)을 갖는다. 레이저 광원(31)은, 예를 들면, 복수개 설치되어 있다.Two condensing
도 14는 도 13의 B에 나타내는 광원 장치(100)를 상방에서 본 평면도이다.14 is a plan view of the
집광 유닛(30)은, 복수의 레이저 광원(31)을 포함하는 광원 유닛(32)과, 복수의 레이저 광원(31)으로부터 출사된 각 레이저광(B1)을 소정의 집광 에어리어(또는 집광 포인트)(8)에 집광하는 집광 광학계(34)를 구비한다. 또한, 집광 유닛(30)은, 광원 유닛(32) 및 집광 광학계(34)를 1개의 유닛으로서 지지하는 메인 프레임(33)(도 13의 B 참조)을 구비한다.The condensing
도 13의 B에 나타내는 바와 같이, 측벽부(2)의 후방측(7)의 개구(11)에, 2개의 광원 유닛(32)이 긴 길이 방향에 늘어서도록 배치된다. 각 집광 유닛(30)은, 복수의 레이저 광원(31)으로부터의 레이저광을 형광 광학 유닛(50)에 집광한다.As shown in FIG. 13B, in the
복수의 레이저 광원(31)은, 예를 들면, 제1 파장 영역으로서 400nm 이상 500nm 이하의 파장 영역 내에 발광 강도의 피크 파장을 갖는 청색 레이저광(B1)을 발진 가능한 청색 레이저 광원이다. 레이저 광원(31)으로서는, 레이저광을 발하는 광원이 아니고, LED 등의 다른 고체 광원이 사용되어도 된다.The plurality of
도 13의 A에 나타내는 바와 같이, 상면부(4)는, 2개의 집광 유닛(30)의 상방에 배치된다. 상면부(4)는, 측벽부(2) 및 2개의 집광 유닛(30)에 접속된다. 전면부(3)는, 형광 광학 유닛(50), 상면부(4) 및 베이스(1)에 접속된다. 덮개부(5)는, 2개의 집광 유닛(30) 사이의 영역을 덮도록 배치되고, 상면부(4)와 접속된다.As shown in FIG. 13A, the upper surface portion 4 is disposed above the two condensing
부재끼리를 고정 및 접속하는 방법은 한정되지 않는다. 예를 들면, 소정의 계합부를 통해 부재끼리가 계합되고, 나사조임 등에 의해 부재끼리가 고정 및 접속된다.The method of fixing and connecting the members is not limited. For example, members are engaged with each other through a predetermined engaging portion, and the members are fixed and connected by screwing or the like.
도 14에 나타내는 바와 같이, 상기 집광 광학계(34)는, 비구면 미러(35)와, 평면 미러(36)를 갖는다. 비구면 미러(35)는, 복수의 레이저 광원(31)으로부터의 출사광을 반사시키고, 평면 미러(36)에 집광한다. 비구면 미러(35)에 의해 반사된 출사광이 상술한 바와 같이 소정의 집광 에어리어(8)에 집광하도록, 평면 미러(36)는, 그 반사된 출사광을 반사한다. 후술하는 바와 같이 형광 광학 유닛(50)에 포함되는 형광체 유닛의 형광체층(53)에 집광 에어리어(8)가 배치된다.As shown in FIG. 14, the condensing
한편, 상기한 메인 프레임(33)은, 광원 유닛(32), 비구면 미러(35) 및 평면 미러(36)를 1개의 유닛으로서 지지한다.On the other hand, the
형광 광학 유닛(50)은, 형광체 유닛 및 형광 광 콜리메이터 렌즈를 구비해도 된다.The fluorescent
형광체 유닛은, 예를 들면 원반 형상의 회전판인 투명 기판과, 이 투명 기판을 회전시키는 구동부로서의 모터와, 예를 들면, 투명 기판의 일면측에 설치된, 본 기술에 관련되는 제1∼제6 실시형태 중 적어도 1개의 실시형태의 발광 소자를 포함해도 된다. 투명 기판은, 상기 발광 소자를 지지하는 지지체로서 기능해도 된다. 모터 및 투명 기판은, 상기 발광 소자를 시간 경과에 따라 이동시키는 이동 기구로서 기능한다. 이동 기구에 의해, 상기 발광 소자에 대한, 여기광의 조사 위치가 시간 경과에 따라 이동하므로, 여기광의 조사 위치에는, 여기되지 않은 형광체 원자가 차례로 배치되게 되고, 상기 발광 소자는, 효율적으로 발광할 수 있다.The phosphor unit includes, for example, a transparent substrate that is a rotating plate in a disk shape, a motor as a driving unit for rotating the transparent substrate, and the first to sixth implementations related to the present technology, for example, installed on one side of the transparent substrate. You may include the light emitting element of at least one embodiment among the forms. The transparent substrate may function as a support for supporting the light emitting element. The motor and the transparent substrate function as a moving mechanism for moving the light emitting element over time. Due to the movement mechanism, the irradiation position of the excitation light with respect to the light-emitting element moves over time, so that unexcited phosphor atoms are sequentially arranged at the irradiation position of the excitation light, and the light-emitting element can emit light efficiently .
<9. 제8 실시형태(프로젝터의 예)><9. Eighth embodiment (projector example)>
본 기술에 관련되는 제8 실시형태(프로젝터의 예)의 프로젝터는, 본 기술에 관련되는 제7 실시형태의 광원 장치와, 상기 광원 장치로부터 발해지는 광을 사용하여 화상을 생성하는 화상 생성 유닛과, 상기 화상 생성 유닛에 의해 생성된 화상을 투사하는 투영 유닛을 구비하는 프로젝터이다.The projector of the eighth embodiment (projector example) according to the present technology includes a light source device according to the seventh embodiment according to the present technology, an image generation unit that generates an image using light emitted from the light source device, And a projection unit that projects an image generated by the image generating unit.
도 15는 본 기술에 관련되는 제8 실시형태의 프로젝터의 구성예를 나타내는 모식도이다.15 is a schematic diagram showing a configuration example of a projector according to an eighth embodiment according to the present technology.
프로젝터(400)는, 광원 장치(100)와, 광원 장치(100)로부터 발해지는 광을 사용하여 화상을 생성하는 화상 생성 유닛(200)과, 화상 생성 유닛(200)에 의해 생성된 화상 광을 투사하는 투영 유닛(300)을 구비한다.The
화상 생성 유닛(200)은 인테그레이터 소자(integrator element)(210), 편광 변환 소자(215), 집광 렌즈(216), 다이크로익 미러(dichroic mirror)(220 및 222), 미러(226, 227 및 228), 릴레이 렌즈(250 및 260)를 갖는다. 또한, 화상 생성 유닛(200)은, 필드 렌즈(field lens)(230)(230R, 230G 및 230B), 액정 라이트 밸브(liquid crystal light valve)(240R, 240G 및 240B), 다이크로익 프리즘(270)을 갖는다.The
인테그레이터 소자(210)는, 전체로서, 광원 장치(100)로부터 액정 라이트 밸브(240R, 240G 및 240B)에 조사되는 입사광을, 균일한 휘도 분포로 정돈하는 기능을 갖는다. 예를 들면, 인테그레이터 소자(210)는, 2차원으로 배열된 도시하지 않는 복수의 마이크로렌즈를 갖는 제1 플라이아이 렌즈(fly-eye lens)(211), 및 그 각 마이크로렌즈에 1개씩 대응하도록 배열된 복수의 마이크로렌즈를 갖는 제2 플라이아이 렌즈(212)를 포함하고 있다.The
광원 장치(100)로부터 인테그레이터 소자(210)에 입사하는 평행광은, 제1 플라이아이 렌즈(211)의 마이크로렌즈에 의해 복수의 광속으로 분할되어, 제2 플라이아이 렌즈(212)에 있어서의 대응하는 마이크로렌즈에 각각 결상된다. 제2 플라이아이 렌즈(212)의 마이크로렌즈 각각이, 이차 광원으로서 기능하고, 복수의 평행광을 편광 변환 소자(215)에 입사광으로서 조사한다.The parallel light incident from the
편광 변환 소자(215)는, 인테그레이터 소자(210) 등을 통해 입사하는 입사광의, 편광 상태를 가지런히 하는 기능을 가진다. 이 편광 변환 소자(215)는, 예를 들면 광원 장치(100)의 출사측에 배치된 집광 렌즈(216) 등을 통해, 청색광(B3), 녹색광(G3) 및 적색광(R3)을 포함하는 출사광을 출사한다.The
다이크로익 미러(220 및 222)는, 소정의 파장 영역의 색광을 선택적으로 반사하고, 그 이외의 파장 영역의 광을 투과시키는 성질을 가진다. 예를 들면, 다이크로익 미러(220)가, 적색광(R3)을 선택적으로 반사한다. 다이크로익 미러(222)는, 다이크로익 미러(220)를 투과한 녹색광(G3) 및 청색광(B3) 중 녹색광(G3)을 선택적으로 반사한다. 남는 청색광(B3)이, 다이크로익 미러(222)를 투과한다. 이에 의해, 광원 장치(100)로부터 출사된 광이, 다른 색의 복수의 색광으로 분리된다.The dichroic mirrors 220 and 222 have a property of selectively reflecting color light in a predetermined wavelength region and transmitting light in a wavelength region other than that. For example, the
분리된 적색광(R3)은 미러(226)에 의해 반사되고, 필드 렌즈(230R)를 통과함으로써 평행화된 후, 적색광의 변조용 액정 라이트 밸브(240R)에 입사한다. 녹색광(G3)은, 필드 렌즈(230G)를 통과함으로써 평행화된 후, 녹색광의 변조용 액정 라이트 밸브(240G)에 입사한다. 청색광(B3)은, 릴레이 렌즈(250)를 통해 미러(227)에 의해 반사되고, 나아가 릴레이 렌즈(260)를 통해 미러(228)에 의해 반사된다. 미러(228)에 의해 반사된 청색광(B3)은, 필드 렌즈(230B)를 통과함으로써 평행화된 후, 청색광의 변조용 액정 라이트 밸브(240B)에 입사한다.The separated red light R3 is reflected by the
액정 라이트 밸브(240R, 240G 및 240B)는, 화상 정보를 포함한 화상 신호를 공급하는 도시하지 않는 신호원(예를 들면, PC 등)과 전기적으로 접속되어 있다. 액정 라이트 밸브(240R, 240G 및 240B)는, 공급되는 각 색의 화상 신호에 기초하여 입사광을 화소마다 변조하고, 각각 적색 화상, 녹색 화상 및 청색 화상을 생성한다. 변조된 각 색의 광(형성된 화상)은, 다이크로익 프리즘(270)에 입사하여 합성된다. 다이크로익 프리즘(270)은, 3개의 방향으로부터 입사한 각 색의 광을 서로 겹치게 하여 합성하고, 투영 유닛(300)을 향해 출사한다.The liquid crystal
투영 유닛(300)은 복수의 310 등을 가지며, 다이크로익 프리즘(270)에 의해 합성된 광을 도시하지 않는 스크린에 조사한다. 이에 의해, 풀 컬러의 화상이 표시된다.The
광원 장치(100)의 형상 등을 적절히 설정함으로써, 프로젝터(400)의 외형의 디자인성의 향상 등을 도모하는 것이 가능해진다.By appropriately setting the shape and the like of the
한편, 본 기술에 관련되는 실시형태는, 상술한 각 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.On the other hand, the embodiments related to the present technology are not limited to the respective embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the gist of the present technology.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이며 한정되는 것이 아니고, 또한 다른 효과가 있어도 된다.In addition, the effect described in this specification is an illustration to the last, and is not limited, Further, another effect may exist.
또한, 본 기술은, 이하와 같은 구성을 취할 수도 있다.In addition, the present technology can also have the following configuration.
[1][One]
형광체층과, 소정의 각도로 입사한 광을 출사하는 출사 각도 선택층을 적어도 구비하고,At least a phosphor layer and an emission angle selection layer for emitting light incident at a predetermined angle,
상기 형광체층이 형광체와 광산란체를 포함하고,The phosphor layer includes a phosphor and a light scattering material,
상기 형광체층과 상기 출사 각도 선택층이 이 순서로 배치되는, 발광 소자.The light emitting element, wherein the phosphor layer and the emission angle selection layer are arranged in this order.
[2][2]
반사층을 더 구비하고,Further comprising a reflective layer,
상기 반사층과, 상기 형광체층과, 상기 출사 각도 선택층이 이 순서로 배치되는, [1]에 기재된 발광 소자.The light emitting element according to [1], wherein the reflective layer, the phosphor layer, and the emission angle selection layer are arranged in this order.
[3] [3]
유전체 스페이서를 더 구비하고,Further comprising a dielectric spacer,
상기 유전체 스페이서가, 상기 반사층과 상기 형광체층의 사이에 배치되는, [2]에 기재된 발광 소자.The light emitting element according to [2], wherein the dielectric spacer is disposed between the reflective layer and the phosphor layer.
[4] [4]
상기 유전체 스페이서가, 파장 380nm∼780nm의 영역에 있어서, 2.5∼6.0의 유전율을 가지며, 10nm∼400nm의 두께를 가지는, [3]에 기재된 발광 소자.The light-emitting device according to [3], wherein the dielectric spacer has a dielectric constant of 2.5 to 6.0 in a region of a wavelength of 380 nm to 780 nm, and a thickness of 10 nm to 400 nm.
[5][5]
상기 형광체층이 금속 나노 입자를 더 포함하고,The phosphor layer further comprises metal nanoparticles,
상기 금속 나노 입자가 상기 형광체의 표면에 배치되는, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 발광 소자.The light-emitting device according to any one of [1] to [4], wherein the metal nanoparticles are disposed on the surface of the phosphor.
[6] [6]
반사층을 더 구비하고,Further comprising a reflective layer,
상기 반사층과, 상기 형광체층과, 상기 출사 각도 선택층이 이 순서로 배치되는, [5]에 기재된 발광 소자.The light-emitting element according to [5], wherein the reflective layer, the phosphor layer, and the emission angle selection layer are arranged in this order.
[7] [7]
유전체 스페이서를 더 구비하고,Further comprising a dielectric spacer,
상기 유전체 스페이서가, 상기 반사층과 상기 형광체층의 사이에 배치되는, [6]에 기재된 발광 소자.The light emitting device according to [6], wherein the dielectric spacer is disposed between the reflective layer and the phosphor layer.
[8] [8]
상기 유전체 스페이서가, 파장 380nm∼780nm의 영역에 있어서, 2.5∼6.0의 유전율을 가지며, 10nm∼400nm의 두께를 가지는, [7]에 기재된 발광 소자.The light-emitting element according to [7], wherein the dielectric spacer has a dielectric constant of 2.5 to 6.0 in a region of a wavelength of 380 nm to 780 nm, and a thickness of 10 nm to 400 nm.
[9][9]
상기 형광체가 저 재흡수성 형광체인, [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 발광 소자.The light emitting device according to any one of [1] to [8], wherein the phosphor is a low reabsorption phosphor.
[10] [10]
상기 출사 각도 선택층이 유전체막으로 구성되는, [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 발광 소자.The light emitting device according to any one of [1] to [9], wherein the emission angle selection layer is formed of a dielectric film.
[11] [11]
상기 출사 각도 선택층이 격자 구조를 가지는, [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 발광 소자.The light emitting element according to any one of [1] to [10], wherein the emission angle selection layer has a lattice structure.
[12] [12]
상기 출사 각도 선택층이 패치 구조를 가지는, [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 발광 소자.The light emitting element according to any one of [1] to [10], wherein the emission angle selection layer has a patch structure.
[13] [13]
상기 광산란체가 광산란 리플렉터인, [1] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 발광 소자.The light-emitting element according to any one of [1] to [12], wherein the light scattering body is a light scattering reflector.
[14] [14]
상기 광산란체가 산란 입자인, [1] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 발광 소자.The light-emitting element according to any one of [1] to [12], wherein the light scattering body is a scattering particle.
[15] [15]
상기 광산란체가 공극인, [1] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 발광 소자.The light-emitting element according to any one of [1] to [12], wherein the light scattering body is a void.
[16] [16]
[1] 내지 [15] 중 어느 하나에 기재된 발광 소자와, 여기광을 출사하는 광원과, 상기 발광 소자로의 상기 여기광의 조사 위치를 시간 경과에 따라 이동시키는 이동 기구를 구비하는 광원 장치.A light source device comprising the light-emitting element according to any one of [1] to [15], a light source that emits excitation light, and a moving mechanism that moves the irradiation position of the excitation light to the light-emitting element over time.
[17] [17]
[16]에 기재된 광원 장치와,The light source device according to [16], and
상기 광원 장치로부터 발해지는 광을 사용하여 화상을 생성하는 화상 생성 유닛과,An image generating unit that generates an image using light emitted from the light source device;
상기 화상 생성 유닛에 의해 생성된 화상을 투사하는 투영 유닛을 구비하는, 프로젝터.A projector comprising a projection unit that projects an image generated by the image generating unit.
1000 (1000-1 ∼ 1000-10) : 발광 소자
1001, 1006, 1007: 출사 각도 선택층
1002: 형광체층
1003: 반사층
1004: 유전체 스페이서
1005: 광산란 리플렉터(광산란체)
500: 형광체
600: 광산란체
700: 금속 나노 입자1000 (1000-1 ∼ 1000-10): Light-emitting element
1001, 1006, 1007: emission angle selection layer
1002: phosphor layer
1003: reflective layer
1004: dielectric spacer
1005: light scattering reflector (light scattering body)
500: phosphor
600: light scatterer
700: metal nanoparticles
Claims (17)
상기 형광체층이 형광체와 광산란체를 포함하고,
상기 형광체층과 상기 출사 각도 선택층이 이 순서로 배치되는, 발광 소자.At least a phosphor layer and an emission angle selection layer for emitting light incident at a predetermined angle,
The phosphor layer includes a phosphor and a light scattering material,
The light emitting element, wherein the phosphor layer and the emission angle selection layer are arranged in this order.
반사층을 더 구비하고,
상기 반사층과, 상기 형광체층과, 상기 출사 각도 선택층이 이 순서로 배치되는, 발광 소자.The method of claim 1,
Further comprising a reflective layer,
The light-emitting element, wherein the reflective layer, the phosphor layer, and the emission angle selection layer are arranged in this order.
유전체 스페이서를 더 구비하고,
상기 유전체 스페이서가, 상기 반사층과 상기 형광체층의 사이에 배치되는, 발광 소자.The method of claim 2,
Further comprising a dielectric spacer,
The light-emitting element, wherein the dielectric spacer is disposed between the reflective layer and the phosphor layer.
상기 유전체 스페이서가, 파장 380nm∼780nm의 영역에 있어서, 2.5∼6.0의 유전율을 가지며, 10nm∼400nm의 두께를 가지는, 발광 소자.The method of claim 3,
The light-emitting element, wherein the dielectric spacer has a dielectric constant of 2.5 to 6.0 in a region of a wavelength of 380 nm to 780 nm and a thickness of 10 nm to 400 nm.
상기 형광체층이 금속 나노 입자를 더 포함하고,
상기 금속 나노 입자가 상기 형광체의 표면에 배치되는, 발광 소자.The method of claim 1,
The phosphor layer further comprises metal nanoparticles,
The light emitting device, wherein the metal nanoparticles are disposed on the surface of the phosphor.
반사층을 더 구비하고,
상기 반사층과, 상기 형광체층과, 상기 출사 각도 선택층이 이 순서로 배치되는, 발광 소자.The method of claim 5,
Further comprising a reflective layer,
The light-emitting element, wherein the reflective layer, the phosphor layer, and the emission angle selection layer are arranged in this order.
유전체 스페이서를 더 구비하고,
상기 유전체 스페이서가, 상기 반사층과 상기 형광체층의 사이에 배치되는, 발광 소자.The method of claim 6,
Further comprising a dielectric spacer,
The light-emitting element, wherein the dielectric spacer is disposed between the reflective layer and the phosphor layer.
상기 유전체 스페이서가, 파장 380nm∼780nm의 영역에 있어서, 2.5∼6.0의 유전율을 가지며, 10nm∼400nm의 두께를 가지는, 발광 소자.The method of claim 7,
The light-emitting element, wherein the dielectric spacer has a dielectric constant of 2.5 to 6.0 in a region of a wavelength of 380 nm to 780 nm and a thickness of 10 nm to 400 nm.
상기 형광체가 저 재흡수성 형광체인, 발광 소자.The method of claim 1,
The light emitting device, wherein the phosphor is a low reabsorption phosphor.
상기 출사 각도 선택층이 유전체막으로 구성되는, 발광 소자.The method of claim 1,
The light emitting device, wherein the emission angle selection layer is formed of a dielectric film.
상기 출사 각도 선택층이 격자 구조를 가지는, 발광 소자.The method of claim 1,
The light emitting device, wherein the emission angle selection layer has a lattice structure.
상기 출사 각도 선택층이 패치 구조를 가지는, 발광 소자.The method of claim 1,
The light emitting device, wherein the emission angle selection layer has a patch structure.
상기 광산란체가 광산란 리플렉터(light-scattering reflector)인, 발광 소자.The method of claim 1,
The light-emitting device, wherein the light scattering body is a light-scattering reflector.
상기 광산란체가 산란 입자인, 발광 소자.The method of claim 1,
The light-emitting device, wherein the light scattering body is a scattering particle.
상기 광산란체가 공극인, 발광 소자.The method of claim 1,
The light-emitting element, wherein the light scattering body is a void.
상기 광원 장치로부터 발해지는 광을 사용하여 화상을 생성하는 화상 생성 유닛과,
상기 화상 생성 유닛에 의해 생성된 화상을 투사하는 투영 유닛을 구비하는, 프로젝터.The light source device according to claim 16,
An image generating unit that generates an image using light emitted from the light source device;
A projector comprising a projection unit that projects an image generated by the image generating unit.
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